填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及填埋氣處理領(lǐng)域，特別涉及一種填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國平均每天每人產(chǎn)生0.8?1.1kg垃圾，并且每年仍以8%?10%的速度增長。2013年全國主要城市生活垃圾清運(yùn)量1.72億噸，預(yù)計到2030年將會達(dá)到4.09億噸，到2050年將達(dá)到5.28億噸。垃圾處理包括衛(wèi)生填埋、焚燒處理和好氧堆肥等多種方式。到2013年底我國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理率已達(dá)89.3%，其中進(jìn)行集中衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥的比例分別為68.2%,30.1%和1.7%。雖然近年焚燒所占比例有所提升，但是衛(wèi)生填埋仍然是今后較長一段時間內(nèi)的主要處理方式。越來越多的垃圾進(jìn)入填埋場，以及已經(jīng)填埋了的垃圾，勢必會產(chǎn)生大量的填埋氣體。
[0003]垃圾填埋場內(nèi)的有機(jī)垃圾經(jīng)厭氧分解后產(chǎn)生的填埋氣(LFG)是一種具有污染性和爆炸危險性氣體，其主要成分是(CH4)和二氧化碳(C02)，其中甲烷占45?60%，二氧化碳占40?60%，除此之外還包括氮氣、氫氣、硫化氫、微量氣體和顆粒雜質(zhì)。如果不對填埋氣體加以收集處理和利用，任其直接排入大氣，其中的有害氣體在污染環(huán)境的同時還會加劇溫室效應(yīng)，而且在一定的條件下又是一種具有爆炸性的危險氣體。同時，填埋氣中含有的主要成分甲烷是利用價值極高的清潔燃料，具有很高的熱值。目前，填埋氣的利用方式主要有發(fā)電和生產(chǎn)車用壓縮天然氣等。由于生產(chǎn)車用壓縮天然氣的經(jīng)濟(jì)效益比發(fā)電較高，因此，越來越多的填埋場采用生產(chǎn)壓縮天然氣的利用方式。
[0004]對于從垃圾填埋場抽采出來的填埋氣，針對其成份特點，通常的填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的工藝為:預(yù)處理(填埋氣增壓+水洗除塵)+脫硫+脫氧+脫碳+天然氣壓縮(高壓)。以往的填埋氣預(yù)處理工藝采用一次增壓(低壓，用于后續(xù)水洗)+水洗除塵+氣液分離+ 二次增壓(中壓，用于后續(xù)脫碳)，且二次增壓采用活塞壓縮機(jī)。該預(yù)處理工藝不僅工藝環(huán)節(jié)較多，而且由于活塞壓縮機(jī)具有以下不足:1)易損件較多，年維護(hù)費(fèi)用較高，一般為壓縮機(jī)價格本身的10% ;2)體積較大，導(dǎo)致占地面積較大；3)連續(xù)運(yùn)行周期較短，一般為3-6個月，需要備機(jī)；4)對底座基礎(chǔ)要求較高。綜上所述，隨著填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的廣泛應(yīng)用，有必要開發(fā)一種工藝簡單、投資及運(yùn)行成本較低的預(yù)處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、投資及運(yùn)行成本較低的填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理裝置和方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理裝置，包括填埋氣管線、補(bǔ)水管線、產(chǎn)品氣管線、噴水螺桿壓縮機(jī)、液體過濾器、氣液冷卻器和氣液分離器；所述填埋氣管線、所述補(bǔ)水管線、及所述氣液分離器的工藝水出口均與所述噴水螺桿壓縮機(jī)的入口連接；所述工藝水出口通過所述液體過濾器與所述噴水螺桿壓縮機(jī)的入口連接；所述噴水螺桿壓縮機(jī)的出口通過所述氣液冷卻器與所述氣液分離器的入口連接；所述產(chǎn)品氣管線與所述噴水螺桿壓縮機(jī)的平衡氣封進(jìn)氣口連接。
[0007]優(yōu)選地，所述填埋氣管線、補(bǔ)水管線、產(chǎn)品氣管線上分別設(shè)置有閥門，所述噴水螺桿壓縮機(jī)與所述氣液冷卻器之間、所述氣液冷卻器與所述氣液分離器之間、所述氣液分離器與所述液體過濾器之間、以及所述液體過濾器與所述噴水螺桿壓縮機(jī)之間均設(shè)置有閥門。
[0008]本發(fā)明還提供了一種填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理方法，提供上述的預(yù)處理裝置，包括:在系統(tǒng)啟動階段，將抽采得到的填埋氣和來自于所述補(bǔ)水管線的水混合而成的氣水混合物輸入所述噴水螺桿壓縮機(jī)；利用所述噴水螺桿壓縮機(jī)將所述氣水混合物增壓到0.45-0.8MPa，從而將填埋氣中的粉塵從填埋氣中轉(zhuǎn)移到水中；將增壓后的所述氣水混合物通過所述氣液冷卻器冷卻后通入所述氣液分離器中；使所述氣液分離器分離出的工藝水經(jīng)過所述液體過濾器后代替至少一部分來自于所述補(bǔ)水管線的水與所述噴水螺桿壓縮機(jī)入口處的填埋氣混合從而得到所述氣水混合物并輸入所述噴水螺桿壓縮機(jī)以使系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段；使所述氣液分離器生成的已除塵且增壓后的填埋氣從所述使所述氣液分離器的頂部排出，將所述氣液分離器中部分離出的水作為所述工藝水，并使含有灰塵的水經(jīng)滴落并儲存于所述氣液分離器的下部、定期從所述氣液分離器底部的污水排出口排出；將產(chǎn)品氣通入所述噴水螺桿壓縮機(jī)的平衡氣封進(jìn)氣口，以利用所述產(chǎn)品氣對所述噴水螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行氣封。
[0009]優(yōu)選地，通過調(diào)節(jié)所述工藝水或來自所述補(bǔ)水管線的水量，控制從所述氣液分離器頂部出來的預(yù)處理后填埋氣的溫度小于或等于45°C。
[0010]優(yōu)選地，所述產(chǎn)品氣為甲烷。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠簡化工藝、減少設(shè)備和運(yùn)行成本，且減少污水產(chǎn)生量。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明中的填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明中的填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理方法的流程圖。
[0014]圖中附圖標(biāo)記:1、填埋氣管線；2、補(bǔ)水管線；3、產(chǎn)品氣管線；4、噴水螺桿壓縮機(jī)；5、液體過濾器；6、氣液冷卻器；7、氣液分離器；8、污水排放口 ；9、氣體排放口。
【具體實施方式】
[0015]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)，現(xiàn)結(jié)合圖1對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，然而所述實施例僅為提供說明與解釋之用，不能用來限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
[0016]請參考圖1，本發(fā)明提供了一種填埋氣生產(chǎn)壓縮天然氣的預(yù)處理裝置，包括填埋氣管線1、補(bǔ)水管線2、產(chǎn)品氣管線3、噴水螺桿壓縮機(jī)4、液體過濾器5、氣液冷卻器6和氣液分離器7 ;所述填埋氣管線1、所述補(bǔ)水管線2、及所述氣液分離器7的工藝水出口均與所述噴水螺桿壓縮機(jī)4的入口連接；所述工藝水出口通過所述液體過濾器5與所述噴水螺桿壓縮機(jī)4的入口連接；所述噴水螺桿壓縮機(jī)4的出口通過所述氣液冷卻器6與所述氣液分離器7的入口連接；所述產(chǎn)品氣管線3與所述噴水螺桿壓縮機(jī)4的平衡氣封進(jìn)氣口連接。
[0017]其中，噴水螺桿壓縮機(jī)4用于填埋氣增壓和除塵，一方面噴水螺桿壓縮機(jī)4將填埋氣壓力增加至0.45-0.8MPa，另一方面，氣水混合物在噴水螺桿壓縮機(jī)4的腔體內(nèi)，通過相距較近的定子和轉(zhuǎn)子的高速運(yùn)轉(zhuǎn)增大了氣液固接觸面積，強(qiáng)化氣液固傳質(zhì)，從而將填埋氣中的粉塵從填埋氣中轉(zhuǎn)移到水，實現(xiàn)高效除塵。
[0018]氣液冷卻器6用于冷卻經(jīng)壓縮后的氣水混合物，方便后續(xù)氣液分離。
[0019]氣液分離器7用于將氣水混合物分離為干凈的填埋氣和含灰塵的水，以及將含灰塵的水經(jīng)沉降作用分為富含灰塵的污水和較為干凈的水。
[0020]液體過濾器5用于將氣液分離器中較為干凈的水進(jìn)一步過濾除雜后獲得工藝水，工藝水管道與填埋氣管線I連通用于混合填埋氣和工藝水。補(bǔ)水管線2與填埋氣管線I連通用于混合填埋氣與補(bǔ)水。
[0021]氣液分離器頂部設(shè)置氣體排放口 9，用于排放經(jīng)除塵增壓后的填埋氣；氣液分離器底部設(shè)置污水排放口 8，同于定期排出含有灰塵的污水。
[0022]產(chǎn)品氣管線3與噴水螺桿壓縮機(jī)4的平衡氣封進(jìn)氣口連通，方便采用產(chǎn)品氣(甲烷)替代傳統(tǒng)氮氣等惰性氣體來實現(xiàn)壓縮機(jī)的平衡氣封。
[0023]工作時，將抽采得到的填埋氣和來自于液體過濾器的工藝水混合，利用噴水螺桿壓縮機(jī)將氣水混合物增壓到0.45-0.8MPa，增壓后的氣水混合物通過氣液冷卻器冷卻，并通過氣液分離器將氣水混合物中的水分離，并最終完成填埋氣的增壓除雜預(yù)處理，從而獲得滿足后續(xù)工藝要求的填埋氣。進(jìn)一步地，可收集氣液分離器中部的水經(jīng)過液體過濾器過濾后用作工藝水，并定期排出氣液分離器底部的污水。另外，在開機(jī)系統(tǒng)啟動時，可通過來自補(bǔ)水管線2的補(bǔ)水與抽采得到的填埋氣混合，待系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，再利用工藝水代替至少一部分補(bǔ)水。另外，可通過調(diào)節(jié)工藝水或補(bǔ)水的水量控制預(yù)處理后填埋氣的溫度小于或等于45°C ;最后，噴水螺桿壓縮機(jī)的平衡氣封通過采用產(chǎn)品氣(甲烷)替代傳統(tǒng)氮氣等惰性氣體來實現(xiàn)。
[0024]可見，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可實現(xiàn)增壓和除塵一體化，減少了工藝單元設(shè)備，克服了其它類型壓